EP0850289A1 - Verfahren und vorrichtung zur brenngasherstellung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur brenngasherstellung

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EP0850289A1
EP0850289A1 EP96942977A EP96942977A EP0850289A1 EP 0850289 A1 EP0850289 A1 EP 0850289A1 EP 96942977 A EP96942977 A EP 96942977A EP 96942977 A EP96942977 A EP 96942977A EP 0850289 A1 EP0850289 A1 EP 0850289A1
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Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing fuel gas from carbon-containing
  • Products in particular from waste and residual materials that are suitably conditioned or prepared.
  • DE-OS 33 12 863 a method for burning combustible material, in which combustible exhaust gases are fed to a combustion chamber, is known.
  • the exhaust gases are guided separately from within the combustion chamber to its outlet or its outlets and fresh air is added to the separately guided exhaust gases. This is to enable the exhaust gases to be burned out as completely and trouble-free as possible.
  • gas generators in a structural unit with a combustion chamber are known as so-called gasification boilers. These consist of one arranged above a movable grate
  • the invention has for its object to increase the purity of the gas produced and thus to expand its usability, combined with a complete utilization of the carbon contained in the waste or residual material used, an optimal utilization of the fuel gas generated and with a minimization of pollutant emissions. inert due to the combustion exhaust gases emerging after the removal of heat.
  • the object is achieved in that, in accordance with the method, the appropriately conditioned or prepared waste or residual substances are gasified as solids with air or an air or oxygen-containing gas mixture as gasifying agent in a gasification apparatus.
  • the substance to be gasified and the gasification agent are guided in the mixed stream by the solid to be gasified passing through the gasification furnace from top to bottom and the gasification agent both from above and from below and to the side, or at least to the side and at one of the other locations mentioned Solid bed is supplied and the fuel gas is preferably withdrawn on the side opposite the lateral supply of the gasifying agent.
  • the gasification process in the gasification apparatus is regulated according to the invention by recording the temperature profile over the height of the gasification apparatus.
  • the position of the main gasification zone, corresponding to the maximum temperature zone, is determined by the movement of the sliding grate and thus regulated by the ash discharge.
  • the optimal gasification temperature which differs depending on the type of waste or residual materials, is regulated by the size and composition of the gasification agent flow and the power of the gasification furnace by the width of the gasification agent supply by means of supply points arranged one above the other.
  • the fuel gas generated can be supplied completely or partially without further processing to a combustion chamber which is arranged in a unit under the gasification apparatus, and the combustion gases which are produced can be used thermally.
  • the fuel gas is advantageously fed to a machine for generating electrical energy.
  • the residual heat is used thermally by means of a waste heat boiler.
  • the combustion exhaust gas is subjected to flue gas cleaning, which preferably includes an activated coke filter, and then reaches the atmosphere via a chimney.
  • the device for the production of fuel gas by gasification of carbon-containing products, in particular of appropriately conditioned or prepared waste and residual materials, with air or an air or oxygen-containing gas mixture as gasification agent in a gasification apparatus, preferably in a structural unit with a combustion chamber is characterized in that the gasification apparatus is equipped with an inclined grate, which is preferably designed as a stepped grate, which enables the gasification agent to be supplied and can be set into a pushing movement by means of a suitable mechanism.
  • the gasification apparatus is surrounded by a two-layer insulating-cooling system, the layers of which are separated by a perforated intermediate wall, the outer insulating layer having one or more openings for the cooling Air inlet and the inner cooling layer have one or more openings for the cooling air discharge.
  • the gasification apparatus according to the invention is equipped with an inclined grate 1, part of the gasification agent being supplied to the substance to be gasified through this grate 1 and mainly having the task of completely converting the carbon still present in the feed ash.
  • Another portion of gasification agent is fed to the gasification furnace above the solid bed and has the main task of flushing smoldering products of the material to be gasified into the gasification zone and thus supplying the complete gasification.
  • the majority of the gasification agent is fed to the gasification apparatus laterally via a feed 2.
  • the dimension of the gasification zone and thus the gasification performance can be determined by varying the width of the gasification agent supply at the side.
  • the mixed stream gasification according to the invention achieves on the one hand a complete conversion of the carbon contained in the substance to be gasified and on the other hand a complete conversion of the primary smoldering products so that the fuel gas is free of condensable organic and tar-like substances.
  • the inclined grate 1 is designed as a stepped grate or in another way deviating from a flat shape and is movably mounted as a sliding grate.
  • a suitable drive 4 is carried out, the ash is discharged through a discharge opening 5 and reaches the ash chamber 6. Due to the spatially separate removal of fuel gas and ash, the fuel gas is largely free of carbonaceous and mineral particles.
  • Another feature of the invention is the insulating-cooling system around the gasifier.
  • the cooling air first passes into an outer insulating layer 7 and from there through the perforated intermediate wall 8 into an inner cooling layer 9, where the actual cooling of the gasification furnace jacket 12 takes place.
  • the preheated air leaves the insulating / cooling system at an outlet 10 and is used as a gasifying agent or combustion air.
  • the regulation of the gasification process in the gasification apparatus takes place, as already described, by recording the temperature profile over the height of the gasification apparatus.
  • the position of the main gasification zone, according to the maximum temperature zone, is regulated by the movement of the grate 1 and thus by the ash discharge.
  • the optimum gasification temperature which varies depending on the type of waste or residual material, is regulated by the size and composition of the gasification agent flow and the power of the gasification apparatus over the width of the gasification zone, corresponding to the width of the gasification agent feed, by means of several feeds 2 arranged one above the other.
  • the fuel gas generated can be supplied completely or partially without further processing to a combustion chamber 11, which is arranged in a unit under the gasification apparatus, and the resulting combustion gases can be used thermally.
  • the fuel gas is fed to a machine for generating electrical energy.
  • the residual heat is used thermally by means of a waste heat boiler.
  • the combustion exhaust gas is subjected to flue gas cleaning, preferably using an active coke filter, and then reaches the atmosphere via a chimney.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung kohlenstoffhaltiger Produkte, insbesondere in geeigneter Weise konditionierter bzw. aufbereiteter Abfall- und Reststoffe. Die Vergasung erfolgt dabei im Gemischtstrom, der sich aus Gegenstrom, Gleichstrom und Querstrom zusammensetzt. Durch einen schrägliegenden Rost, der als Stufenrost und Schubrost ausgebildet ist, wird ein Teil des Vergasungsmittels eingeleitet und die Asche am unteren Ende des Rostes ausgetragen. Der Brenngasabzug erfolgt über der oberen Stufe des Rostes auf der der seitlichen Vergasungsmittelzuführung gegenüberliegenden Seite. Der Vergasungsapparat ist mit einem zweischichtigen Isolier-Kühl-System umgeben, wobei als Isoliermittel und Kühlmittel Luft verwendet wird. Die Regelung der Vergasung erfolgt über das Temperaturprofil des Vergasungsapparates, wobei die Lage der Hauptvergasungszone durch den Ascheaustrag, die Vergasungstemperatur durch den Vergasungsmittelstrom und die Leistung über die Breite der Vergasungszone geregelt wird. Das erzeugte Brenngas wird vorzugsweise zur Elektroenergieerzeugung in einer Arbeitsmaschine genutzt. Die Abgase werden vorzugsweise mittels eines Aktivkoksfilters gereinigt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Brenngasherstellung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigen
Produkten, insbesondere aus in geeigneter Weise konditio¬ nierten bzw. aufbereiteten Abfall- und Reststoffen.
Stand der Technik
Nach der DE-OS 33 12 863 ist ein Verfahren zum Verbrennen von brennbarem Gut, bei dem brennbare Abgase einer Brenn¬ kammer zugeführt werden, bekannt. Dabei werden die Abgase von innerhalb der Brennkammer zu deren Ausgang bzw. deren Ausgängen gesondert geführt und den gesondert geführten Abgasen Frischluft beigemischt. Damit soll ein möglichst vollständiger und störungsfreier Ausbrand der Abgase ermöglicht werden.
Durch die DE-PS 34 09 292 und die DE-PS 37 05 406 sind Gaserzeuger in Baueinheit mit einer Brennkammer als soge¬ nannte Vergasungsheizkessel bekannt. Diese bestehen aus einem oberhalb eines beweglichen Rostes angeordneten
Füllschacht, einem sich an den FUllschacht oberhalb des Rostes anschließenden Reaktionsraum, einer unterhalb des Rostes angeordneten Brennkammer und einem innerhalb der Brennkammer vorgesehenen Flammrohr.
Durch die Vergasungsführung in diesem Vergasungsheizkessel als Gleichstromvergasung, wobei der zu vergasende Stoff und das Vergasungsmittel von oben nach unten den Verga¬ sungsapparat durchlaufen und das erzeugte Brenngas in unmittelbarer Nähe des Ascheaustrages abgezogen wird, kommt es zum Austrag von Kohlenstoffpartikeln durch das Brenngas und damit zu Problemen bei der Verbrennung des Gases in Form eines zu hohen Rest-CO-Gehaltes im Abgas.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reinheit des erzeugten Gases zu erhöhen und damit dessen Verwertbarkeit zu erweitern, verbunden mit einer vollständigen Ausnutzung des in dem eingesetzten Abfall- oder Reststoff enthaltenen Kohlenstoffs, einer optimalen Verwertung des erzeugten Brenngases und mit einer Minimierung des Schadstoffaus- trages durch die nach dem Wärmeentzug austretenden Ver¬ brennungsabgase.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß verfahrensgemäß die in geeigneter Weise konditionierten bzw. aufbereiteten Abfall- oder Reststσffe als Feststoffe mit Luft oder einem luft- oder sauerstoffhaltigen Gasge¬ misch als Vergasungsmittel in einem Vergasungsapparat vergast werden. Dabei werden der zu vergasende Stoff und das Vergasungsmittel im Gemischtetrσm geführt, indem der zu vergasende Feststoff den Vergasungsofen von oben nach unten durchläuft und das Vergasungsmittel sowohl von oben als auch von unten und seitlich, zumindest aber seitlich und an einer der anderen genannten Stellen, der Feststσff- schüttung zugeführt wird und der Abzug des Brenngases vorzugsweise an der der seitlichen Zuführung des Verga¬ sungsmittels gegenüberliegenden Seite erfolgt.
Die Regelung des Vergasungsvorganges im Vergasungsapparat erfolgt erfindungsgemäß durch die Aufnahme des Temperatur- profils über die Höhe des Vergasungsapparates. Dabei wird die Lage der Hauptvergasungszone, entsprechend der Maxi¬ maltemperaturzone, über die Bewegung des Schubrostes und damit durch den Ascheaustrag geregelt. Die je nach Art der Abfall- oder Reststoffe unterschiedliche optimale Ver¬ gasungstemperatur wird über Größe und Zusammensetzung des Vergasungsmittelstromes und die Leistung des Vergasungs- ofens über die Breite der VergasungsmittelzufUhrung durch übereinander angeordnete ZufUhrungsstellen geregelt.
Das erzeugte Brenngas kann vollständig oder teilweise ohne weitere Aufbereitung einer unter dem Vergasungsapparat in Baueinheit angeordneten Brennkammer an sich bekannter Bauart zugeführt und die entstehenden Verbrennungsgase thermisch genutzt werden. Vorteilhafterweise wird jedoch das Brenngas einer Arbeitsmaschine zur Erzeugung von Elektroenergie zugeführt. Die Restwärme wird mittels eines Abhitzekessels thermisch genutzt. Nach dem Wärmeentzug wird das Verbrennungsabgas einer Rauchgasreinigung unter¬ worfen, die vorzugsweise ein Aktivkoksfilter beinhaltet, und gelangt anschließend über einen Schornstein in die Atmosphäre.
Die Vorrichtung zur Brenngasherstellung durch Vergasung kohlenstoffhaltiger Produkte, insbesondere Von in geeigne¬ ter Weise konditionierten bzw. aufbereiteten Abfall- und Reststoffen, mit Luft oder einem luft- oder sauerstoff¬ haltigen Gasgemisch als Vergasungsmittel in einem Ver- gaβungsapparat, vorzugsweise in Baueinheit mit einer Brennkammer, ist dadurch gekennzeichnet, daB der Verga- sungsapparat mit einem schrägliegenden Rost ausgerüstet ist, der vorzugsweise als Stufenrost ausgebildet ist, der die Zuführung des Vergasungsmittels ermöglicht und über einen geeigneten Mechanismus in eine Schubbewegung ver- setzbar ist.
Der Vergasungsapparat ist mit einem zweischichtigen Iso¬ lier-Kühl-System umgeben, dessen Schichten durch eine perforierte Zwischenwand getrennt sind, wobei die äußere Isolierschicht eine oder mehrere Öffnungen für die Kühl- lufteinleitung und die innere KUhlschicht eine oder mehre¬ re Öffnungen für die Kühlluftableitung aufweisen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei¬ spiel näher erläutert werden.
In der Zeichnung ist der prinzipielle Aufbau der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Der erfindungsgemaße Vergasungsapparat ist mit einem schrägliegenden Rost 1 ausgestattet, wobei ein Teil des Vergasungsmittels dem zu vergasenden Stoff durch diesen Rost 1 zugeführt wird und hauptsächlich die Aufgabe hat, den in der Einsatzprodukt¬ asche noch vorhandenen Kohlenstoff vollständig umzusetzen. Ein weiterer Vergasungsmittelanteil wird dem Vergaβungs- ofen oberhalb der Feststoffschüttung zugeführt und hat hauptsächlich die Aufgabe, Schwelprodukte des zu vergasen- den Stoffes in die Vergasungszone zu spülen und damit der vollständigen Vergasung zuzuführen. Die Hauptmenge des Vergasungsmittel wird dem Vergasungsapparat seitlich über eine Zuführung 2 zugeführt. Durch Variation der Breite der seitlichen VergasungsmittelzufUhrung kann die Abmessung der Vergasungszone und damit die Vergasungsleistung be¬ stimmt werden. Bei einer Fließrichtung des zu vergasenden Stoffes von oben nach unten wird im unteren Teil des Vergasungsapparates ein Gegenstrom, im oberen Teil ein Gleichstrom und im Mittelteil, der Hauptvergasungszone, ein Querstrom realisiert. Das Brenngas wird an der der seitlichen Zuführung 2 gegenüberliegenden Seite oberhalb der obersten Stufe des schrägliegenden Rostes 1 an einem Abgang 3 abgezogen. Durch die erfindungsgemäße Gemischt¬ stromvergasung wird einerseits ein vollständiger Umsatz des im zu vergasenden Stoff enthaltenen Kohlenstoffs und andererseits eine vollständige Umsetzung der primär ent¬ stehenden Schwelprodukte erreicht, so daß das Brenngas frei von kondensierbaren organischen und teerartigen Stoffen ist. Der schrägliegende Rost 1 ist erfindungsgemäß als Stufen¬ rost oder anderweitig als von einer ebenen Form abweichend ausgebildet und beweglich als Schubrost gelagert. Durch die Schubbewegung übet einen geeigneten Antrieb 4 wird die Asche über eine Austragsöffnung 5 ausgetragen und gelangt in den Aschesarnmelräum 6. Durch die räumlich getrennte Abführung von Brenngas und Asche ist das Brenngas weitge¬ hend frei von kohlenstoffhaltigen und mineralischen Schwe¬ beteilchen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist das Isolier-Kühl- System um den Vergasungsapparat. Die KUhlluft gelangt zunächst in eine äußere Isolierschicht 7 und von da aus durch die perforierte Zwischenwand 8 in eine innere Kühl¬ schicht 9, wo die eigentliche Kühlung des Vergasungsofen- mantels 12 erfolgt. Die vorgewärmte Luft verläßt das Isolier-Kühl-System bei einem Abgang 10 und wird als Vergasungsmittel oder Verbrennungsluft eingesetzt.
Die Regelung des Vergasungsvorgangs im Vergasungsapparat erfolgt, wie bereits beschrieben, durch Aufnahme des Temperaturprofils über die Höhe des Vergasungsapparates. Dabei wird die Lage der Hauptvergasungszone, entsprechend der Maximaltemperaturzone, über die Bewegung des Rostes 1 und damit durch den Ascheaustrag geregelt. Die je nach Art des Abfall- oder Reststoffes unterschiedliche optimale Vergasungstemperatur wird über Größe und Zusammensetzung des Vergasungsmittelstromes und die Leistung des Verga¬ sungsapparates über die Breite der Vergasungszone ent¬ sprechend der Breite der VergasungsmittelzufUhrung durch mehrere übereinander angeordnete Zuführungen 2 geregelt.
Das erzeugte Brenngas kann vollständig oder teilweise ohne weitere Aufbereitung einer unter dem Vergasungsapparat in Baueinheit angeordneten Brennkammer 11 an sich bekannter Bauart zugeführt und die entstehenden Verbrennungsgase thermisch genutzt werden. Vorteilhafterweise wird jedoch das Brenngas einer Arbeitsmaschine zur Erzeugung von Elektroenergie zugeführt. Die Restwärme wird mittels eines Abhitzekessels thermisch genutzt. Nach dem Wärmeentzug wird das Verbrennungsabgas einer Rauchgasreinigung unter- worfen, vorzugsweise unter Anwendung eines Aktivkoksfil¬ ters, und gelangt anschließend Über einen Schornstein in die Atmosphäre.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Brenngasherstellung durch Vergasung kohlenstoffhaltiger Produkte, insbesondere von in geeigneter Weise konditionierten bzw. aufbereiteten Abfall- und Reststoffen, mit Luft oder einem luft- oder sauerstoffhaltigen Gasgemisch als Vergasungsmittel in einem Vergasungsapparat, vorzugsweise in Baueinheit mit einer Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daβ der zu vergasende Feststoff und das Vergasungsmittel im Ge¬ mischtstrom geführt werden, indem der zu vergasende Feststoff den Vergasungsapparat von oben nach unten durchläuft und das Vergasungsmittel sowohl von oben als auch von unten und seitlich, zumindest aber seitlich und an einer der anderen genannten stellen, der Fest- stoffschüttung zugeführt wird und der Abzug des Brenn¬ gases vorzugsweise an der der seitlichen Zuführung des Vergasungsmittels gegenüberliegenden Seite erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Vergasungsvorganges das Temperatur¬ profil des Vergasungsapparates aufgenommen wird und die Lage der Hauptvergasüngszone durch den Ascheaustrag über die Schubbewegung des Rostes, die optimale Ver¬ gasungstemperatur über den Vergasungsmittelstrom und die Leistung des Vergasungsapparates über die Breite der Vergasungszone geregelt wird.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß das Brenngas vorzugsweise in einer Arbeitsmaschine zur Elektroener¬ gieerzeugung genutzt wird und das Restgas nach Wär¬ meentzug einer Abgasreinigung, vorzugsweise einem Aktivkoksfilter, zugeleitet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Brenn¬ gasherstellung durch Vergasung kohlenstoffhaltiger Produkte mit Luft oder einem luft- oder sauerstoff¬ haltigen Gasgemisch als Vergasungsmittel in einem Vergasungsapparat, vorzugsweise in Baueinheit mit einer Brennkammer, nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsapparat mit einem schrägliegenden Rost ausgerüstet ist, der vorzugsweise als Stufenrost ausgebildet ist, der die Zuführung des Vergasungsmittels ermöglicht und über einen geeigneten Mechanismus in eine Schubbewegung versetzbar ist und daß der Vergasungsapparat mit einem zweischichtigen Isolier-Kühl-System umgeben ist, dessen Schichten durch eine perforierte Zwischenwand getrennt sind, wobei die äußere Isolierschicht eine oder mehrere Öffnungen für die Kühllufteinleitung und die innere Kühlschicht eine oder mehrere Öffnungen für die Kühlluftableitung auf¬ weisen.
EP96942977A 1995-06-27 1996-06-26 Verfahren und vorrichtung zur brenngasherstellung Expired - Lifetime EP0850289B1 (de)

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